@ 2015.07.31 , 10:30

亚利桑那大学造出史上第一只白色激光器

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亚利桑那州立大学坦佩校区的科学家和工程师们创造出了第一只能在整个可见光光谱上发光的激光器。该设备的发明者称它可以使用在视频显示器、固态照明和激光版的Wi-Fi上。

尽管之前的研究已经造出过红、绿、蓝色和其他颜色的激光器,它们每种只能发出一种颜色的光。因为需要组合非常不同的半导体,要建造出能够同时发红、绿、蓝色光的单一整体结构被证明是困难的。生长这些相互紧挨在一起的不匹配晶体经常会在每种材料里都导致致命的缺陷。

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但现在科学家们说他们已经找到了窍门。新设备的心脏是一层仅几个纳米厚的半导体合金,由锌,镉,硫和硒构成。该薄层按不同成分分段,当用光脉冲激发它时,富镉和硒的分段发出红光;富镉和硫的分段发出绿光;富锌和硫的分段则发蓝光。

研究者们随时间小心变化温度和其他生长条件,分阶段生长该合金。通过控制构成纳米层的不同材料的气、液、固相间的相互作用,他们保证了不同晶体能够共存。

科学家们能用光脉冲指向纳米层中的每个分段。变化每段接收到的光脉冲强度就能调制它们的发光强度,使得该激光器比大多数常见光源能多产生70%的可感知颜色。

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激光可以比LED高效节能得多:亚利桑那州立大学坦佩校区研究该激光的物理和电气工程师Cun-Zheng Ning说,基于白光LED的照明每瓦电力可产生至多150流明,而激光每瓦能产生超过400流明。另外他还说,白色激光还能带来比常规显示器颜色更鲜艳、对比度更高的显示器。

另一个重用的潜在应用会是“Li-Fi”,即用光把设备联网。Li-Fi能比今天的Wi-Fi快十倍,但Ning说“当前研发的Li-Fi是基于LED的”,他表示因为激光编码信息速度比LED快得多,基于白色激光的Li-Fi可以比基于LED快10倍到100倍。

在未来,科学家们计划探索能否用电而不是光脉冲来激发这些激光。这些发现的细节在7月27日的《自然·纳米技术》上可以看到。

本文译自 IEEE Spectrum,由译者 王丢兜 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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